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试验方案的设计
设计单位:四川农业大学都江堰校区 08级应用化工技术1班
设计人员:李雪俊徐小敏林茜王莉杨靖宇杨叶何吕学蒋川张世洋
设计时间:2023年7月1日
名目:
第一章概述
一、组织培育的定义
二、组织培育进展简史及应用前景三、栀子简介
其次章功能说明
一、整个工程的功能整
二、栀子组织培育试验室说明
第三章土建工程
一、组培试验室平面图二、工程平面图
第四章组培方案
第五章主要设备第六章资金预算第七章市场前景一、栀子的市场展望
二、中国栀子市场现状及具分析三、效益分析
第一章概述
一、组织培育的定义
植物组织培育概念〔广义〕又叫离体培育,指从植物体分别出符合需要的组织。器官或细胞、原生质体等,通过无菌操作,在人工掌握条件下进展培育以获得再生的完整植株或生产具有经济价值的其他产品的技术。植物组织培育概念〔狭义〕指用植物各局部组织,如形成层、薄壁组织、叶肉组织、胚乳等进展培育获得再生植株,也指在培育过程中从各
器官上产生愈伤组织的培养,愈伤组织再经过再分化形成再生植物。二、组织培育进展简史及应用前景
〔一〕进展简史
1、探究阶段
德国Haherlandt得出了“高等植物的器官和组织可以不断分割,直到单细胞“的观点,并做了相关的培育试验。
1904年Hanning在无机盐和蔗糖溶液中培育萝卜和辣根菜的坯,使坯在离体条件下长到成熟。
1922年,美国报道Robbins离体培育根尖获得某些成功。
2、奠基阶段:
〔1〕1934年,美国Wite番茄根的离体培育试验获得真正的成功,1937年他觉察了B族维生素的作用。
〔2〕1934年,Cautheret在山毛柳形成层组织中觉察只有在培育基中参加B族维生素和IAA后,形成层组织的生长才能显著增加。
〔3〕1939年,Nobecourt建立了形成层的连续组织培育物。Wite、Cautheret、Nobecourt三人被称为植物组织培育奠基人。
〔4〕1944年,Skoog等觉察了嘌呤类物质能够掌握药草髓愈伤组织的生长和芽的形成。
〔5〕1955年,Miller等由鲱鱼精子DNA中分别出一种首次为人所知的细胞分裂素。
〔6〕1958到1959年,Reinert和Steward在胡萝卜愈伤组织培育中形成了体细胞胚。3、快速进展阶段
原生质体培育获得重大突破
1960年,Cocking等人用真菌纤维素E分别植物原生质体获得成功。1971年,Takebe在烟草上由原生质体获得了再生植物。
花药培育获得显著的成绩
1967年,Bourgin和Nitsch通过花药培育获得了完整的烟草植株。
微繁技术的广泛应用
1960年,Morel离体无性生殖兰花的方法。我国学者的奉献:
1、1933年,李继侗,银杏胚组织培育。
2、1935到1942年,罗宗洛,玉米等植物的离体根夹培育。
3、罗玮,幼胚和茎尖培育。
4、李正理,离体胚培育中形成态发生及离体茎夹培育
5、王伏雄,幼胚培育
〔二〕应用前景
1、快速生殖某些稀有植物或有较大经济价值的植物 依靠自然条件在较短时间内生殖稀有植物和经济价值较高的植物,受到地理环境和季节的限制,很难到达快速、高效的目的;特别对于在短时期内需要到达肯定数量,才能制造应有价值的植物,时间就是效益,只有通过组织培育的方法才能满足这一要求。
用组织培育法生殖植物,这是组织培育应用于生产的主要的和成效最大的实例。首先是在兰花上的成功应用。自Morel在1960年得到兰花组织培育苗后,很快应用于生产,形成了组织培育法生殖兰花工业。
由于组织培育法生殖植物的明显特点是快速,每年可以数以百万倍速度生殖,因此对一些生殖系数低,不能用种子生殖的名特优植物品种的生殖,尤为意义重大。
2、脱毒植物中有很多都带有病毒,严峻影响植物的产量和品质,给农业带来灾难。特别是无性生殖植物,如马铃薯、草莓、大蒜、康乃馨等,由于病毒是通过维管束传导的,因此利用这些植物养分器官生殖,就会把病毒带到的植物个体上而发生病害。但是也证明感病植株并不是每个部位都带有病毒,如茎尖生长点尚未分化成维管束的部
分,可能不带病毒。假设利用组织培育法进展茎尖培育,再生的植株有可能不带病毒,
从而获得脱病毒的苗,再用这种苗进展生殖,则种植的植物就不会或极少发生病毒病。
所获得的脱毒苗肯定要经过鉴定,确认不带病毒才能使用。使用组织培育法获得脱毒苗已经在草莓、葡萄、康乃馨等获得成功,产生明显的经济效应。
3、植物种质资源的保存、挽救濒于灭亡的植物 长期以来人们想了很多方法来保存植物,如储存果实,储存种子,储存块根、块茎、种球、鳞茎;用常温、低温、变温、低氧、充惰性气体等,这些方法在肯定程度上收到了好的或比较好的效果,但仍存在很多问题。主要问题是付出的代价高,占的空间大,保存时间短,而且易受环境条件
的限制。植物组织培育结合超低温保存技术,可以给植物种质保存带来一次大的飞跃。由于保存一个细胞就相当与保存一粒种子,但所占的空间仅为原来的几万分之一,而
且在-193度的液氮中可以长时间保存,不像种子那样需要年年更或常常更。环境的不断变化使很多种类的植物面临着灭亡的危急,而且很多种植物已经灭亡,留给人
类的只是一种圆满。如何挽救这些植物,还有许很多多的动物,已成为世人关注的问题。实践证明,通过组织培育的方法可以使一局部濒危的植物种类得到连续和保存;假设在结合超低温保存技术,就可以使这些植物得到较为永久性的保存。其实,对大多数一般植物来说,用组织培育的方法保存其种质材料,也具有格外重要的意义。由于,人们现在无法预知哪些植物会面临灭顶之灾,或许今日看似繁茂的植物,明天就可能被沙漠、洪水、大火或战斗淹没。
4、通过花药和花粉培育获得单倍体植株、缩短育种年限 通过花药和花粉组织培育可以获得单倍体植物,大大缩短了育种时间。使品种的培育过程大大简化。
5、胚胎培育的应用在远源杂交中,杂交后形成的胚珠往往在未成熟状态时,就停顿生长,不能形成有生活力的种子,因而杂交不孕,这给远缘杂交造成极大困难。十九世纪二十年月末,Laibach用胚培育技术培育亚麻种间杂种胚,第一个获得了杂种植物,这一成功为在远缘时抑制杂交不亲和的障碍供给了一项有用的技术。
这项技术进展至今,已经相当成熟,可以说多数植物的成熟或未成熟胚通过培育都 可获得成功。幼胚培育已经可使5个细胞大小的极幼龄的胚状构造培育成植株。但胚珠培育的争论不多,单个胚珠培育尚存在很多问题,需作深化争论。
远缘杂交中,由于生理上和遗传上的障碍而不能杂交成功,可承受试管受精加以抑制,马上母本胚珠离体培育,使异种花粉在胚珠上萌发受精,产生的杂种胚在试管中发育成完整植株。
用胚乳培育可获得三倍体植株,为诱导形成三倍体植物开拓了一条途径。三倍体加倍后得到六倍体,可育成多倍体品种。
6、细胞融合通过原生质体融合,可局部抑制有性杂交不亲和性,而获得体细胞杂种,从而制造种货育成优良品种。
7、培育细胞突变体的应用 培育细胞处在不断分生状态,它就简洁受培育条件和外加压力
〔如射线、化学物质〕的影响而产生诱变,从中可以筛选出有用的突变体,从而育成品种。目前用这种方法已经筛选到抗病、抗盐、高蛋白、高产等突变体,有些已经用于生产。
8、用于遗传学、分子生物学、细胞生物学、组织学、胚胎学、基因工程、生物工程等 要揭开生命活动的隐秘,需要多科学、多技术的相互协作,其中植物组织培育技术是不
可缺少的,它为遗传学、分子生物学、细胞生物学、生物工程等供给了一种有效、快速的方法。由于要提醒生命的奇特,首先要争论单个基因的作用,争论它在细胞内是
如何组装的,如何与其它基因发生联系,如何表达和调控等。分别单个基因,对它 DNA进展测序,再对其中的某些碱基实行突变,然后还需要将基因送到受体细胞当中,
看表达状况,以确定其功能。承受基因的受体细胞要产生再生植株,就需要通过组织培育的方法才能实现。
9、利用组织培育的材料作为植物生物反响器 中国的中草药是一份人类贵重的财宝,但很多种中草药资源匮乏,产量缺乏,甚至濒于灭亡。假设能利用组织和细胞培育的方法在试验室内生产,不再依附于自然环境,不仅可以解决现有困难,而且可以通过筛选高产有效成分的细胞系,来提高其药用价值。比方用培育的人参悬浮细胞,来生产人参皂苷,已在日本等国家形成规模。利用培育的植物细胞和组织细胞作为生物反响器,也可以生产某些蛋白质、氨基酸、抗生素、疫苗等,如用生食蔬菜生产乙肝疫苗正在试验中。
10、用于其它未知科学的争论 现代科学进展格外快速,很多现在预想不到的事情都有可能发生,制造、觉察、制造层出不穷,今日认为不行能的东西明天就可能变成现
实。植物组织培育也同样具有很多尚未开掘出的潜力,说不定有一天人们会在三角瓶内种出大南瓜。
总之,现在的植物组织培育仍旧处于进展阶段,远远没有到达它的顶峰期,很多机理人们还没有搞清楚,它的潜力还远远没有发挥出来。信任在今后的几十年内,组织培育在我国将会有更大的进展,在农业、制药业、加工业等方面将会发挥更大的作用,制造出更大的经济效益。
三、栀子花简介
〔一〕栀子的成效与作用栀子花根的【功能主治】
清热,凉血,解毒。治感冒高热,黄疸型肝炎,吐血,鼻衄,菌痢,淋病,肾炎水肿,疮痈肿毒。
①《分类草药性》:治妇女气血不和。
②《广西中药志》:治牙痛。
③《四川中药志》:快活窍,解心热,通小便。治黄疸,吐血,痢血,五淋,跌打。
④广州部队《常用中草药手册》:清热解毒,凉血泻火。治黄疸型肝炎,蚕豆黄,感冒高热,菌痢,肾炎水肿,鼻衄,口舌生疮,乳腺炎,疮疡肿毒。
栀子花叶【功能主治】
化学成分争论
***类化合物栀子属植物中含有大量色素成分,如栀子素,现已分别得到栀子素A、B、
C、D、E[2]。栀子素多黄***类,极性小。1991年我国梁惠玲等从大黄栀子花中分得4,7-
二羟基黄***。
,上硅胶柱
色谱,以***仿-甲醇系统进展梯度洗脱,可将此类成分按极性大小依次洗下。
Inouye等[3]从栀子中得到栀子苷即京尼平苷,羟异栀子苷,山栀子苷,栀子***苷,鸡矢藤次
苷甲酯,去乙酰基车叶草苷酸甲酯及栀子苷酸等多种化合物。王崇云等又从栀子的种子中分得京尼平-1-口-D葡萄糖苷。
[3]从栀子花的乙醇乙酯提取物中分得一种抗早孕作用的三萜酸即栀
子花乙酸,而后又分别到另一种三萜酸即栀子花甲酸。
,国内外学者先后从栀子中分别出绿原酸、3,4-二咖啡酰-5-
奎尼酸、3,4-二氧-咖啡酰奎尼酸、脂环酸苦藏红花酸、3-氧-咖啡酰-4-氧-芥子酰奎尼酸。
1999年我国王钢力等[5]从大黄栀子果实中分别到双分子奎尼内酯。
活血消肿;清热解毒。主跌打损伤;疔毒;痔疮;下疳
挥发油用气相色谱-质谱联用法从栀子属植物的花、果实、叶中提取到的挥发性成分鉴定出85个化合物如乙酸苄酯、苯甲酸甲酯、橙花叔醇、反-2,4-癸二烯醛、棕榈酸、丹皮酚、反,顺-2,4-癸二烯醛、3,5,5-三***-2环乙烯-1-***、亚油酸甲酯、菲、β-芹子烯、2-十一烯酸、汕酸、2-戊基呋喃、顺-癸烯醛等[6]。
其他成分从栀子中分别得到多糖Gps3和Gps、4-甘露醇、β-谷甾醇、29-烷、胆酸、熊果酸及各种微量元素,如Cr、Mn、Fe、Ni、Zn、Cu、Ca、Sb、Pb、Sn、Bi、Ba、Be等。
药理争论
对消化系统的作用利用去氧胆酸钠胰管内注射,诱发大鼠急性胰腺炎,以琥珀酸脱氢酶(SDH)、酸性磷酸酶、细胞色素P450分别作为线粒体,溶酶体和微粒体内的标志检测急性胰腺炎时胰腺细胞器的功能变化及栀子的影响,并就组织学的变化做了同步观看。结果显示:急性胰腺炎时动物胰腺细胞内SDH明显下降,ACP释放率明显上升。栀子治疗组与正常接近,ACP释放率明显降低,P450增高。线粒体是细胞进展有氧代谢生成能量的场所,但急性胰腺炎后,胰腺细胞中线粒体功能发生障碍,用栀子治疗后,线粒体有氧代谢保持或恢复正常。胰腺自身化均是因溶酶体内大量酶释放而引起的,用栀子治疗后溶酶体释放削减,酶流淌性接近正常。用栀子治疗后胰腺细胞P450含量增加,提示使细胞的合成、灭活和生物转化功能加强,说明栀子增加了胰腺炎时胰腺细胞的抗病力量[7]。
此外,栀子还有明显的胆囊收缩作用,其果实中所含环烯醚萜苷类成分具有利胆作用。果实的醇提物和藏红花酸、藏红花苷可使胆汁分泌量增加,对大鼠于十二指肠赐予京尼平苷,2h后对胆汁分泌呈显著持续性促进作用。
对心血管系统的作用降压作用:栀子属植物果实的提取物不管口服、腹腔或静注给药均有降血压作用,且作用部位在大脑中枢。
,说明藏红花有防治动脉粥样硬化的作用。
对中枢神经系统的影响
解热作用在以15%鲜酵母混悬液为致热剂,皮下注射大鼠颈背部所致的发热试验中,栀子生品解热作用最强,炒黄、炒焦品仍有较好的解热作用,但较生品明显降低,而炒炭、姜制品则较差。说明加热炮制可使栀子的解热作用明显降低,与目前临床常用生栀子治疗温热病高热症候的用药阅历相吻合[8]。
冷静作用栀子生品及各种炮制品均有肯定的冷静作用,可明显延长异戊巴比妥钠对小鼠的睡眠时间,且经炒焦、炒炭炮制后,冷静作用明显增加,在200℃以下,有随温度上升作用增加的趋势[9]。此外,去羟栀子苷能抑制小鼠由醋酸等化学物质所引起的扭体反响,具有明显的镇痛作用[10]。
,4-二硝基***苯变应性接触性皮炎为迟发型超敏试验反响的模型中,
以栀子的高、中、低剂量于致敏期及诱发期给药,通过观看鼠耳肿胀,耳部组织重量,显示能明显抑制ACD,且呈现出肯定的量效关系[11]。
;水煎液在体外则能杀死钩端螺旋体及血吸虫,并具有抗埃可病毒的作用。栀子生品的抗炎作用最强,可明显抑制巴豆油所致的小鼠耳壳炎症,降低醋酸所致小鼠腹腔毛细血管通透性,但经不同方法炮制后,其作用渐渐降低,当温度超过175℃时,抗炎作用消逝[9]。其机制主要与栀子苷受热破坏分解,尤
其是与京尼平苷的损失增大有关。此外,京尼平苷还有肯定的治疗软组织损伤的作用
,大剂量的山栀或其去羟
栀子苷可能会诱发以P450丧失为损伤的肝损伤[6]。
其次章功能说明
一、整个工程的功能整
个工程的功能是要能够在预定的时间里培育出肯定数目的苗子〔100万〕,到达目标,实现市场化的要求。
在进展植物组织培育工作之前,首先应对工作中需要哪些最根本的设备条件有个全面的了解,以
便因地制宜地利用现有房屋,或建、改建试验室。试验室的大小取决于工作的目的和规模。
以工厂化生产为目的,试验室规模太小,则会限制生产,影响效率。在设计组织培育试验室
时,应按组织培育程序来没计,避开某些环节倒排,引起日后工作混乱。植物组织培育是在
严格无菌的条件下进展的。要做到无菌的条件,需要肯定的设备、器材和用具,同时还需要
人工掌握温度、光照、湿度等培育条件。
试验室设计原则:保证无菌操作,到达工作便利,防止污染。
试验室组成:化学试验室、洗涤菌室、无菌操作室〔接种室〕、培育室、细胞学试验室、其
他小型仪器设备。
〔一〕根本试验室
二、栀子组织培育试验室说明
根本试验室包括预备室、洗涤灭菌室、无菌操作室、培育室、缓冲间,是组织培育试验所必需具备的根本条件。
1、预备室〔化学试验室〕
功能:又叫化学试验室,进展一切与试验有关的预备工作:完成所使用的各种药品的贮备、称量、溶解、器皿洗涤、培育基配制与分装、培育基和培育器皿的灭菌、培育材料的预处理等。
要求:有20M2。要宽阔光明、以便于放置多个试验台和相关设备,便利多人同时工作;同时要求通风条件好,便于气体交换;试验室地面应便于清洁,并应进展防滑处理。
分类:分体式-争论性质试验室,分开的假设干房间将预备室分解为药品贮藏室、培育基配制与洗涤室和灭菌室等,功能明确,便于治理,但不适于大规模生产。
通间式-规模化试验室,预备室一般设计成大的通间,使试验操作的各个环节在同一房间内按程序完成。预备试验的过程在同一空间进展,便于程序化操作与治理,试验中削减各环节间的连接时间,从而提高工作效率。此外还便于培育基配制、分装和灭菌的自动化操作程序设计,从而削减规模化生产的人工劳动,更便于无菌条件的掌握和标准化操作体系的建立。
设备:预备室应具备试验台、药品柜、水池、仪器、药品、防尘橱〔放置培育容器〕、冰箱、天平、蒸馏水器、酸度计及常用的培育基配制用玻璃仪器等。
2、洗涤灭菌室
功能:完成各种器具的洗涤、枯燥、保存、培育基的灭菌等。
要求:洗涤灭菌室依据工作量的大小打算其大小,本试验室面积掌握在40M2。在试验室的一侧设置专用的洗涤水槽,用来清洗玻璃器皿。中心试验台还应配置2个水槽,用于清洗小型玻璃器皿。假设工作量大,可以购置一台洗瓶机。预备1-2个洗液缸,特地用于洗涤对干净度要求很高的玻璃器皿,地面应耐湿并排水良好。
设备:水池、落水架、中心试验台、高压灭菌锅、超声波清洗器、枯燥灭菌器〔如烘箱〕等。
3、缓冲间
功能:是进入无菌室前的一个缓冲场地,削减人体从外界带入的尘埃等污染物。工作人员在此换上工作服、拖鞋,戴上口罩,才能进入无菌室和培育室。进入无菌操作室前在此更衣换鞋,以削减进出时带入接种室杂菌。
要求:缓冲间需5M2,可建在预备室外或无菌操作室外,应保持清洁无菌;备有鞋架和衣帽挂钩,并有清洁的试验用拖鞋、已灭菌过的工作服;墙顶用1-2盏紫外灯定时照耀,对衣物进展灭菌。缓冲间最好也安一盏紫外线灭菌灯,用以照耀灭菌。缓冲间的门应当与接种室的门错开,两个门也不要同时开启,以保证无菌室不因开门和人的进出带进杂菌。
设备:1-2盏紫外灯、水槽、试验台、鞋帽架、柜子、灭菌后的工作服、拖鞋、口罩。
4、无菌操作室〔接种室〕
功能:也叫接种室,主要用于植物材料的消毒、接种、培育物的转移、试管苗的继代、原生质体的制备以及一切需要进展无菌操作的技术程序,是植物离体培育争论或生产中最关键的一步。
要求:接种室宜小不宜大,一般7~8平米〔10-20平米〕即可,本试验室定为15M2。其规模依据试验需要和环境掌握的难易程度而定。要求封闭性好,干爽安静,清洁光明,能较长时间保持无菌,因此不易设在简洁受潮的地方;地面、天花板及四壁尽可能密闭光滑,易于清洁和消毒;配置拉动门,以削减开关门时的空气扰动;为便于消毒处理,地面及内墙壁都应采
用防水和耐腐蚀材料;为了保持清洁,无菌室应防止空气对流。接种室要求在适当位置吊装1~2盏紫外线灭菌灯,用以照耀灭菌。最好安装一小型空调,使室温可控,这样可使门窗紧闭,削减与外界空气对流。
一般建试验室的无菌室在使用之前应进展灭菌处理,处理方法是甲醛和高锰酸钾熏蒸,并需定期灭菌处理,还可用紫外线照耀1-2h/周,或每次使用前照耀10-30min。
设备:紫外灯、空调、解剖镜、消毒器、酒精灯、接种器械〔接种镊子、剪刀、解剖刀、接种针〕,试验台、和搁架,还有超净工作台和整套灭菌接种仪器、药品等。
5、培育室
功能:对接种到培育瓶等器皿中的植物离体材料进展掌握条件下的培育,无论是争论性试验室还是生产性试验材料进展培育的场所。
要求:约需10-20平方米左右,培育室的大小可依据需要培育架的大小、数目、及其他附属设备而定,其设计以充分利用空间和节约能源为原则。本试验室定为20M2根本要求是能够掌握光照和温度,并保持相对的无菌环境,因此,培育室应保持清洁和适度枯燥;为满足植物培育材料生长对气体的需要,还应安装排风窗和换气扇等培育室的换气装置;为节约能源和空间,应配置适宜的培育架,并安装日光灯照明。争论用试验室,通常可依据光照时间设置成长日照、中日照、短日照培育室,也可以依据温度设置成高温顺低温培育室,每一个培育室的空间不宜过大,便于对条件的均匀掌握。进展精细培育类型如细胞培育和原生质体培育,可采用光照培育箱或人工气候箱代替培育室。
为了掌握培育室的温度和光照时间及其强度,培育室的房间不要窗户,但应当留一个通气窗,并安上排气扇。室内温度由空调掌握,光照由日光灯掌握。天花板和内墙最好用塑料钢板装修,地面用水磨石或瓷砖铺设,一般要分两间,一为光照培育室,一为暗培育室。培育室外应有一预备间或走廊。培育材料放在培育架上培育。培育架大多由金属制成,一般设5层,最低一层离地高约lOcm,其他每层间隔30cm左右,。培育架长度都是依据日光灯的长度而设计,如承受40W日光灯,,30W的长lm,宽度一般为60cm。日光灯一般用40W,固定在培育架的侧面或搁板的下面,每层有两支日光灯,距离在20cm,光照强度为2023-3000lx。
培育室最重要的因子是温度,一般保持在20—27℃左右,具备产热装置,并安装窗式或立式空调机。由于热带植物和寒带植物等不同种类要求不同温度,最好不同种类有不同的培育室。室内湿度也要求恒定,相对湿度以保持在70%~80%为好,可安装加湿器。掌握光照时间可安装定时开关钟,一般需要每天光照10-16h,也有的需要连续照明。短日照植物需要短日照条件,长日照植物需要长日照条件。现代组培试验室大多设计为承受自然太阳光照作为主要能源,这样不但可以节约能源,而且组培苗承受太阳光生长良好,驯化易成活。在阴雨天可用灯光作补充。
设备:培育架〔控温控光控湿〕、摇床、转床、自动控时器、紫外灯、光照培育箱或人工气候箱、生化培育箱、边台试验台用于拍摄培育物生长状况,除湿机、显微镜、温湿度计、空调等。
〔二〕关心试验室